search query: @keyword lämpöviihtyvyys / total: 12
results-list
reference: 7 / 12
« previous | next »
Author:Rimpiläinen, Johannes
Title:Jäänmurtajan kansirakennuksen energiatehokkuuden optimointi
Design of energy-efficient deckhouse for icebreakers through optimization
Publication type:Master's thesis
Publication year:2012
Pages:vi + 63 s. + liitt.      Language:   fin
Department/School:Sovelletun mekaniikan laitos
Main subject:Laivanrakennusoppi   (Kul-24)
Supervisor:Kujala, Pentti
Instructor:Alanne, Kari ; Nallikari, Matti
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  3498   | Archive
Keywords:multi-objective optimization
energy-efficient icebreaker
life-cycle costs
envelope structure
indoor comfort
monitavoiteoptimointi
energiasimulointi
jäänmurtajan lämmitysenergiansäästö
elinkaarikustannukset
vaipparakenteet
lämpöviihtyvyys
Abstract (eng): The increase in the oil price, the forecasts of the climate change and the stricter emission standards for vessels have made the shipping companies pay more attention to the energy consumption of vessels.
Traditionally, the energy consumption has been tried to be reduced by decreasing the ship resistance and improving the efficiency of engines.
The energy consumption of the vessels' internal systems has not received so much attention.
The HVAC systems and structural solutions of the vessel can be used for finding new opportunities for decreasing the total energy consumption of the vessel.

The purpose of this Master's thesis is to introduce a recommendation for improving the energy efficiency of the superstructure of an icebreaker.
The thesis introduces the most cost effective solutions for insulation thicknesses, types of windows, wall panels and the ventilation heat recovery maximizing the thermal comfort.
The analysis compares the envelope structures of an icebreaker planned for cold circumstances with a reference solution representing the traditional design practice.
The design concept developed provides superstructure recommendations and guidelines for energy effective ship-building in cold circumstances.

The energy consumption and thermal comfort of the design concept are calculated with a dynamic IDA-ICE simulation program.
The life cycle costs are determined by calculating the investment costs for the selected components and the 20 year operating costs based on the energy consumption.
The selected decision variables form altogether 23328 design concepts, among which the recommendations are found with multi-objective optimization.
The optimization is made with the GenOpt optimization program using a genetic algorithm (GA), the target functions being the heating energy, minimizing the investment and life cycle costs and maximizing the thermal comfort.

The thesis introduces a design concept according to the optimization results where annual savings of 38 % in the heating energy consumption of the superstructure and 28 tons in the fuel consumption can be achieved.
The results are compared to the original icebreaker superstructure with the Pareto front when the effects can be determined graphically with comparative parameters, such as the effects of the investment costs and energy consumptions on each other.
The Pareto front is used to select those design concepts that respond best to the objectives of the target functions.
The reliability of the optimization is ensured by comparing the results to the results calculated with the "brute force" method.

The method used can be generalized for icebreakers and all types of vessels regardless of their operation environment or size.
The optimization of heating and cooling energy would be especially beneficial for developing the energy efficiency of the hotel section in large cruise ships.
Abstract (fin): Öljyn hinnannousu, ennusteet ilmaston lämpenemisestä sekä laivojen tiukentuvat päästörajoitteet ovat saaneet laivavarustamot kiinnittämään aikaisempaa tarkempaa huomiota laivojen energiankulutukseen.
Energiankulutusta on perinteisesti pyritty vähentämään laivojen vastusta pienentämällä ja moottorien hyötysuhdetta parantamalla.
Laivan sisäisten järjestelmien energiankulutukset ovat sen sijaan jääneet vähäiselle huomiolle.
Laivan LVI-teknisistä järjestelmistä sekä rakenteellisista ratkaisuista voidaan siis löytää uusia mahdollisuuksia pienentää laivan kokonaisenergiankulutusta.

Tämän diplomityön tavoitteena on esittää suositus jäänmurtajan kansirakennuksen energiatehokkuuden parantamiseksi.
Työssä esitetään kustannustehokkaimmat ratkaisut eristyspaksuuksille, ikkunatyypeille, seinäpaneeleille sekä ilmanvaihdon lämmöntalteenotolle lämpöviihtyvyyttä maksimoiden.
Tarkastelussa verrataan kylmiin oloihin suunnitellun jäänmurtajan vaipparakenteita perinteistä suunnittelukäytäntöä edustavaan referenssiratkaisuun.
Kehitettävä suunnittelukonsepti antaa kansirakennuksen osalta suositukset ja suuntaviivat energiatehokkaalle laivanrakennukselle kylmissä olosuhteissa.

Suunnittelukonseptin energiankulutus ja lämpöviihtyvyys lasketaan dynaamisella IDA-ICE-simulointiohjelmalla.
Elinkaarikustannukset saadaan, kun valituille komponenteille lasketaan investointikustannukset ja energiankulutuksen perusteella ennustetaan 20 vuoden käyttökustannukset.
Valituista paatosmuuttujista muodostuu kaikkiaan 23 328 suunnittelukonseptia, joiden joukosta etsitään suositukset monitavoiteoptimoinnilla.
Optimointi suoritetaan GenOpt-optimointiohjelmalla geneettistä algoritmia (GA) käyttäen kohdefunktioina lämmitysenergian, investointikustannusten ja elinkaarikustannusten minimointi sekä lämpöviihtyvyyden maksimointi.

Työssä esitellään optimointitulosten mukainen suunnittelukonsepti, jolla kansirakennuksen lämmitysenergiankulutuksessa saavutetaan 38 %:n ja polttoaineenkulutuksessa 28 tonnin vuotuiset säästöt.
Tuloksia vertaillaan alkuperäiseen jäänmurtajan kansirakennukseen pareto-rintaman avulla, jolloin selviää havainnollisesti vertailuparametrien, kuten investointikustannusten ja energiankulutuksen, vaikutukset toisiinsa.
Pareto-rintaman avulla kyetään valitsemaan suunnittelukonseptit, jotka vastaavat parhaiten kohdefunktioiden tavoitteita.
Optimoinnin luotettavuus varmistetaan vertaamalla saatuja tuloksia "bruteforce" -menetelmällä laskettuihin tuloksiin.

Käytettävä menetelmä on yleistettävissä jäänmurtajien lisäksi kaikkiin laivatyyppeihin toimintaympäristöstä ja koosta riippumatta.
Lämmitys- ja jäähdytysenergian optimoinnista olisi hyötyä erityisesti suurten risteilyalusten hotelliosan energiatehokkuuden kehittämisessä.
ED:2013-03-19
INSSI record number: 45974
+ add basket
« previous | next »
INSSI